模拟电路分析与设计精选(九篇)

第1篇：模拟电路分析与设计范文

关键词：Multisim；差分放大电路；仿真分析；差模信号；共模信号

中图分类号：TN707 文献标识码：B 文章编号：1004-373X(2009)04-014-02

Analysis of Differential Amplifier Circuit Simulation Based on Multisim

XIONG Xujun

(Lanzhou City College,Lanzhou,730070,China)

Abstract：Features ofMultisim8 software and differential amplifier for the simulation analysis are introduced,research on how to enlarge differential mode signal and restrain common mode signal.The simulation results calculated in line with the theoretical analysis,in the classroom teaching of electronic technology to simulate more image,flexible and closer to actual projects,to help students understand theory,a better grasp of the knowledge acquired by the purpose It has great significance to enhance students practical ability and analysis of issues and problem-solving abilitie.

Keywords：Multisim;differential amplifier;simulation analysis;differential mode signal;common mode signal

差分放大电路利用电路参数的对称性和负反馈作用，有效地稳定静态工作点，以放大差模信号抑制共模信号为显著特征，广泛应用于直接耦合电路和测量电路的输入级。但是差分放大电路结构复杂、分析繁琐，特别是其对差模输入和共模输入信号有不同的分析方法，难以理解，因而一直是模拟电子技术中的难点［1,2］。Multisim 作为著名的电路设计与仿真软件,它不需要真实电路环境的介入,具有仿真速度快、精度高、准确、形象等优点。因此,Multisim被许多高校引入到电子电路实验的辅助教学中,形成虚拟实验和虚拟实验室。通过对实际电子电路的仿真分析,对于缩短设计周期、节省设计费用、提高设计质量具有重要意义。

1Multisim8软件的特点

Multisim是加拿大IIT (Interactive Image Technologies)公司在EWB (Electronics Workbench)基础上推出的电子电路仿真设计软件,Multisim现有版本为Multisim2001，Multisim7和较新版本Multisim8。它具有这样一些特点:

(1) 系统高度集成，界面直观，操作方便。将电路原理图的创建、电路的仿真分析和分析结果的输出都集成在一起。采用直观的图形界面创建电路：在计算机屏幕上模仿真实验室的工作台，绘制电路图需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取。操作方法简单易学。

(2) 支持模拟电路、数字电路以及模拟/数字混合电路的设计仿真。既可以分别对模拟电子系统和数字电子系统进行仿真，也可以对数字电路和模拟电路混合在一起的电子系统进行仿真分析。

(3) 电路分析手段完备,除了可以用多种常用测试仪表（如示波器、数字万用表、波特图仪等）对电路进行测试以外，还提供多种电路分析方法，包括静态工作点分析、瞬态分析、傅里叶分析等。

(4)提供多种输入/输出接口,可以输入由PSpice等其他电路仿真软件所创建的Spice网表文件，并自动形成相应的电路原理图，也可以把Multisim环境下创建的电路原理图文件输出给Protel等常见的印刷电路软件PCB进行印刷电路设计［3,4］。

2 差分放大电路仿真分析

运行Multisim 8，在绘图编辑器中选择信号源、直流电源、三极管、电阻，创建双端输入双端输出差分放大电路（双入双出差分放大电路）如图 1所示，标出电路中的结点编号。

该次仿真中，采用虚拟直流电压源和虚拟晶体管，差分输入信号采用一对峰值为5 mV、频率为1 kHz的虚拟正弦波信号源。设置虚拟晶体管的模型参数BF=150，RB=300 Ω［5］。

图1 双入双出差分放大电路

2.1 差模放大性能仿真分析

2.1.1 直流分析

直流分析实际上就是确定静态工作点。选择Simulate菜单中的Analysis命令,然后选择DC Operating Point子命令,分析结果如图2所示。

用静态工作点分析方法得UBEQ1=UBEQ2=0.69 V，UCEQ1=UCEQ2=V3-V28.94 V，与题中理论计算结果完全相同。

2.1.2 差模放大倍数分析

加差模信号ui1,ui2，分别接入电路的左右输入端，电阻R1作为输出负载，则电路的接法属于双入双出。将四通道示波器XSC1的3个通道分别接在信号源ui1和负载R1两端，如图1所示［6,7］。运行并双击示波器图标XSC1，调整各通道显示比例，得差分放大电路的输入/输出波形如图3所示。

用示波器观察和测量输入电压和输出电压值，差模信号单边电压V1-3.597 mV(5 mV/Div),单边输出交流幅值约为170.124 mV(500 mV/Div),所以双入双出差分放大电路的差模放大倍数Au-170.124/3.597=-47，与单管共射的放大倍数相同，即差分放大电路对差模信号具有很强的放大能力。

仿真结果与题中理论计算结果相同。

2.2 共模抑制特性仿真分析

2.2.1 共模放大倍数分析

在图1中，将信号源ui2的方向反过来，即加上共模信号，运行并双击示波器图标XSC1，调整A，B通道显示比例，可得如图4所示波形［4］。

由图4波形可知,在峰-峰14 mV(有效值为5 mV)的共模信号作用下,输出的峰值极小,峰-峰值为13 mV,因此单边共模放大倍数小于1。且uc1和uc2大小相等，极性相同。所以，在参数对称且双端输出时，共模放大倍数等于0，说明差分放大电路对共模信号具有很强的抑制能力。显然，仿真结果与理论分析结果一致。

图2 差分放大电路静态工作点

图3 双入双出差分放大电路输入输出波形

图4 差分放大电路共模信号输入输出波形

2.2.2 共模抑制比分析

选择Simulate菜单中的Analysis命令，然后选择Transient Analysis子命令，选择结点3，4作为输出，单击Simulate按钮；选择Simulate菜单中的后处理器Postprocessor子命令，在Expression列表框中编辑“V（＄4）-V（＄3）”，然后打开Graph选项卡，可画出差分放大电路共模输入双端输出波形，见图5。可见，波形属于噪声信号，且幅值极小，可忽略不计。因此，差分放大电路双端输出时，其共模抑制比KCMR趋于无穷大。

如果再将图1所示的电路中发射极电阻R2改为恒流源，重复前面步骤，再分析共模特性，可得出结论：具有恒流源的差分放大电路的共模抑制比KCMR更高［6,8］。

3 结 语

应用Multisim8软件对差分放大电路进行仿真分析,结果表明仿真与理论分析和计算结果一致,应用Multisim进行虚拟电子技术实验可以十分方便快捷地获取实验数据,突破了在传统实验中硬件设备条件的限制,大大提高了实验的深度和广度。利用仿真可以使枯燥的电路变得有趣,复杂的波形变得形象生动,并且不受场地(可以在教室、宿舍),不受时间(课内、课外)的限制,通过教师演示和学生动手设计、调试,不但可以使学生更好地掌握所学的知识,同时提高了学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力［9，10］。

图5 差分放大电路共模输入双端输出波形

参 考 文 献

［1］侯勇严,郭文强.PSpice在差分放大电路分析中的应用研究［J］.微计算机信息，2006,22(9):303-305.

［2］康华光，陈大钦.电子技术基础（模拟部分）［M］.北京:高等教育出版社，1999.

［3］叶建波.用Multisim8软件实现电子电路的仿真［J］.电子工程师，2005，31(7):18-20.

［4］郑步生,吴渭.Multisim2001电路设计及仿真入门与应用［M］ .北京:电子工业出版社,2002.

［5］华成英.模拟电子技术基本教程［M］.北京：清华大学出版社，2006.

［6］从宏寿,程卫群,李绍铭.Multisim8仿真与应用实例开发［M］.北京：清华大学出版社，2007.

［7］王传新.电子技术基础实验［M］.北京：高等教育出版社,2006.

［8］路而红.虚拟电子实验室［M］.北京:人民邮电出版社，2001.

［9］毛哲,张双德.电路计算机设计仿真与测试［M］.武汉:华中科技大学出版社,2003.

［10］钟化兰.Multisim8在模拟电子技术设计性实验中的应用研究［J］.华东交通大学学报,2005,22(4):88-89.

第2篇：模拟电路分析与设计范文

【关键词】MultiSIM；电子线路；教学；应用

一、前言

传统电子线路的实验教学是使用电子线路的分析方法，在最简易的电路图上，根据需要的指标设计电路、选择元件参数并进行手工估算。然后才开始搭建电路，使用选好的仪器或仪表进行测试，验证是否满足指标要求。但是设计出具有高实用价值的电子电路需要考虑的因素和问题很多，在众多类型中选用合适的器件的确不容易，特别是对于职业院校学生，设计之初往往经验不足。而且，大规模集成电路的功能较多，内部电路复杂，仅凭资料是很难掌握它们的各种用法。这就需要一个可以模拟现实的仿真软件。

Multisim是加拿大Interactive Image Technologies公司推出的以Windows为基础的仿真软件，借助虚拟现实技术，使设计者能“如实”地选择、更换元件，能“如实”地操作各种仪器、设备，进行“现场”实验，能快速地模拟、分析、验证所设计电路的性能。往往用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。包括电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。

使用Multisim仿真软件，与传统实验方法相比，这种虚拟技术既省时又经济，而且还可避免实验中发生的各种损坏和事故，在教学中更能节省时间和精力，有着广泛的应用前景。

二、MultiSIM软件的介绍

Interactive Image Technologies公司曾推出了一个专门用于电子电路仿真和设计的EDA工具软件EWB（Electronics Workbench）。由于EWB具有许多突出的优点，引起了电子电路设计工作者的关注，迅速得到了推广使用。但是随着电子技术的飞速发展，EWB5x版本的仿真设计功能已远远不能满足复杂电子电路的仿真设计要求。被美国NI公司收购后，更名为NI Multisim，并将用于电路级仿真设计的模块升级为Multisim，于2001年推出了Multisim 2001。Multisim 2001继承了EWB界面形象直观、操作方便、仿真分析功能强大、分析仪器齐全、易学易用等诸多优点，并在功能和操作上进行了较大改进。而V10.0（即NI，National Instruments）是其推出的Multisim新版本。目前美国NI公司的EWB的包含有电路仿真设计的模块Multisim、PCB设计软件Ultiboard、布线引擎Ultiroute及通信电路分析与设计模块Commsim4个部分，能完成从电路的仿真设计到电路版图生成的全过程。Multisim、Ultiboard、Ultiroute及Commsim4个部分相互独立，可以分别使用。

三、MultiSIM的功能和特点

MultiSIM是一种功能非常强大的电路仿真软件，作为虚拟的电子工作平台，提供了较为详细的电路分析手段，可以对电路的静态工作点的分析、动态分析、暂态分析、傅里叶分析、噪声分析、失真度分析、直流扫描分析、传输函数分析、用户自定义分析和灵敏度分析等等，既可以对模拟、数字、模拟/数字混合电路、射频电路进行仿真，又能对部分微机接口电路进行仿真，克服了实验室条件下对传统电子设计工作的限制。帮助设计人员分析电路的各种性能，从而为设计人员提供了一个良好的集成化的虚拟设计实验环境。比如其交流频率分析类似于利用扫描仪对电路进行仿真，可以准确地得出电路的幅频特性和相频特性，分析结果能在分析表窗口中表现为直观的幅频特性和相频特性曲线，以观察电路的增益或相移。参数扫描分析则可用于需要读某个元器件数值进行调节时的电路仿真，它可以让电路中的某个元器件的参数在设置的数值段内连续变化，然后将电路的静态工作点、频率特性和瞬态特性等随此参数的变化以图形的方式显示出来。

具体特点总结如下：

（1）直观的图形界面

整个操作界面就像一个电子实验工作台，绘制电路所需的元器件和仿真所需的测试仪器均可直接拖动到屏幕上，轻点鼠标可用导线将他们连接起来，软件仪器控制面板和操作方式都与实物相似，测量数据、波形和特性曲线如同在真实仪器上看到的。

（2）丰富的元器件

提供世界主流的元件，同时能方便对元件的各种参数进行编辑修改，能利用模型生成器以及代码模式创建模型等功能，创建自己的元器件。

（3）强大的仿真分析功能

以Spice3F5和Xspice的内核作为仿真的引擎，通过Electronic workbench带有的增强设计功能将数字和混合模式的仿真性能进行优化。包括Spice仿真、MUC仿真、VHDL仿真、电路向导等功能。

（4）具有多种常用的虚拟仪表

提供了22种虚拟仪器进行电路工作的测量。

（5）完善的后处理

对分析结果进行的数字运算操作类型包括算术运算、三角运算、指数运行、对数运算、复合运算、向量运算和逻辑运算等。

（6）详细的报告

能够呈现材料清单、元件详细报告、网络报表、原理图统计报告、多余门电路报告、模型数据报告、交叉报告等7种报告。

（7）提高了模拟及测试性能

与NI相关虚拟仪器软件的完美结合，提高了模拟及测试性能。

四、MultiSIM在电子线路教学中的实例

1.单级放大电路的实验过程

把MultiSIM软件安装在计算机上，利用提供其提供的元件库和虚拟仪器构建实验电路原理图。

（1）创建电路图

首先在元件库栏中选择所需要的元件，然后拖曳到电路工作区适当的位置，设置其参数，再用鼠标画导线连接电路。对于虚拟仪器的不同输入端，可采用不同的颜色，这样可以方便观察结果.

（2）保存电路文件

电路生成后要保存电路，以免微机出现故障或方便以后调用。

（3）电路仿真分析

在实验中，为了与实际电路一致，三极管采用实际类型。仿真开始和停止只需按下该软件右侧的“启动/停止”开关。

①直流分析：直流工作点的分析是对电路进行进一步分析的基础，利用虚拟万用表测量电路的静态工作点。进行直流分析时，电路中RL短路，Ce开路，交流信号源无效，可知三极管工作在放大区。

②参数分析：参数扫描分析是将电路参数值设置在一定的变化范围内，以分析参数变化对电路性能的影响，该电路中参数R3和Ce的值对实验结果有着直接的影响。通过调节R3，选择合适的静态工作点。Ce则直接影响着电路的频带，由于射极旁路电容Ce对电路的低频响应特性起主要作用，放大电路的下限频率减少，频带变宽。

③交流分析：用虚拟示波器可观察电路输入和输出端的波形，如图1，通过对电流的交流分析，可以得出电路的频率响应、幅频和相频曲线，也可估算中频增益和上限截止频率。从图1中可以看出电路的输入输出波形反相及电路的通频带，根据各元器件的值算出电压放大倍数。

④瞬态分析：瞬态分析是一种非线性时域分析，它可以计算电路的时域响应。分析时，可用直流电作为电路初始状态，瞬时分析的结果（图2）通常是分析节点的电压波形，通过波形判断电路的失真是不是非线性失真，从而进一步改进电路。

2.单相桥式全控整流电路

从Multisim的电源箱及其基本工具箱里调出晶闸管及脉冲电压源和电阻负载的模块。按照单相桥式全控整流电路的电路结构图的要求联接仿真模型，如图3所示。

晶闸管触发信号是一个VCVS（电压控制电压源）与一个脉冲电压源，使用改变脉冲电压源的参数来改变触发脉冲的宽度和延迟时间，晶闸管选用2N1559，R=200Ω。电路参数设置为：正弦电压源为220V、50HZ，压控电压源设置为V1与V4相同，V2与V3相同。

按照以上触发信号设置，仿真电路输出波形如图4所示。

3.三相桥式可控整流电路的建模及仿真

依照上述方法，调出相应的仿真模块，按照三相桥式可控整流电路结构图的要求联接仿真模型，如图5所示。

输入信号源数据如下：

二极管型号选1S1888，R=200Ω正弦电压源参数设置为：Voltage RMS为220V，Voltage offset为0，Frequency为50HZ，Time delay为0，Damping Factor为0，Phase为0。按照以上设置，仿真电路输出波形如图6所示，从仿真波形来看，实验结果完全一致。

4.Boost电路的建模及仿真

Boost电路又称为升压变换器，输出电压与输入电压的关系为：

式中D为占空比，从Multisim的电源箱及其基本工具箱里调出直流电压源、脉冲电压源、功率三极管、二极管和电阻负载的模块。按照单相桥式全控整流电路结构图的要求联接仿真模型。

功率三极管、电阻、电感和电容全部选用现实元件，二极管选用虚拟器件。功率三极管选ZVN33310F。参数设如下：

直流电压源：100V；

受控电压源：1V/V；

脉冲电压源：Pulsed Value为30V，Pulse Width为0.5ms，Period为1ms。

按照以上设置，仿真电路输出波形如图7所示。

从仿真曲线可见与结果相符。说明了仿真模型的正确性以及直观快捷的特点。

五、结语

（1）利用Multisim软件的仿真工具箱建立的电子线路典型电路动态仿真模型，具有直观、方便、灵活的特点。使得仿真过程更加方便、快捷，提高了效率和精度。

（2）通过对单相桥式全控电路、三相桥式可控整流电路以及Boost电路的仿真实验结果，充分证实了动态仿真模型的正确性而且在仿真时可以随便改变仿真参数，并用示波器随时观察仿真波形，使得仿真更加具有实时性、直观性。

（3）在电子线路教学中引入Multisim仿真软件作为教学辅助工具，不但可以将课本中的抽象原理赋予形象化，而且可以激发学生的学习兴趣和积极性，从而提高了教学效果。

总之，利用MuthiSIM软件仿真电子线路实验，不仅可以弥补传统实验教学中存在的设备紧张、仪器陈旧、元器件损耗等不足，还大大激发了学生的学习兴趣。但实验教学的目的是培养和提高学生的实践能力，如果用该软件取代实际实验，显然不能完全达到实验教学目的，实践证明只有在教学中将现代化手段与传统实验有机地结合起来，充分发挥各自的优势，才能达到事半功倍的效果。

参考文献

[1]马威.仿真软件Multisim在电子技术实践教学中的应用[J].科教文化，2012，11（3）：193.

[2]吴志敏，朱正伟，何宝祥.Multisim10在模拟电子技术课程实验中的应用[J].实验室科学，2012，15（4）：112-116.

第3篇：模拟电路分析与设计范文

关键词：模拟电路；Multisim软件

中图分类号：TP319文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)23-5651-04

Application of Multisim Software in Teaching Reform of the Analog Circuit

LU Shi-peng

(Baise University, Baise 533000, China)

Abstract: At present,China’s universities have entered a stage of comprehensive prehensively improve the quality of higher ed? ucation,must be grabbed form the higher education reform. analog circuit is the important basic course in the major of electronic,automatic control,communication and information,there are both abstract analysis and idiographic operations,therefore it is very difficult to have a good effect. Practice shows that multisim software is able to improve the circuit experiment teaching effect.

Key words: analog circuit; multisim software

模拟电子技术是电子，自动控制和通信与信息类业最重要的技术基础课程之一，模电课程既有抽象的理论分析，又有具体的实践应用。它不仅要求学生掌握模拟电子技术方面的基本理论，基本知识；同时还应培养学生对模拟电路分析，设计及实际应用的能力。模电课程本身所具有的课程特点，使得初学者在刚开始接触这门课程时常会感到枯燥、抽象，难以入手。所以借助于Multisim软件的虚拟仿真平台，既能使学生在课堂上通过观看老师对电路的操作演示，更加直观地理解各个知识点，还能使每个人在课堂下不受实验环境，仪器设备等的限制，亲自动手设计电路，包括对元件的选择、参数的设定，以及电路输出结果的测试分析。这样就很好地解决了理论教学与实际动手相脱节的老大难问题，使得学生的学习兴趣和学习效率都大幅度提高。

Multisim 10是基于PC机平台的电子设计软件，支持模拟和数字混合电路的分析和设计，创造了集成的一体化设计环境，把电路的输入、仿真和分析紧密地结合起来，实现了交互式的设计和仿真。Multisim 10提供了功能强大的电子仿真设计界面，能进行包括微控制器件、射频、PSPICE、VHDL等方面的各种电子电路的虚拟仿真，提供了更为方便的电路图和文件管理功能。

Multisim 10有如下特点：1）操作界面方便友好，原理图的设计输入快捷。2）元器件丰富，有数千个器件模型。3）虚拟电子设备种类齐全，如同操作真实设备一样。4）分析工具广泛，帮助设计者全面了解电路的性能。5）能对实验电路进行全面的仿真分析和设计。6）可直接打印输出实验数据、曲线、原理图和元件清单等。

Multisim 10拥有万用表，函数信号发生器，频率计，示波器，探针，频谱分析仪等多种实用仪器，基本可以满足学生平时学习模拟电路的需求。很好解决了实验环境，仪器设备等的限制，学生可以随时亲自动手设计，分析，测量电路。

很好地解决了理论教学与实际动手相脱节的老大难问题，使得学生的学习兴趣和学习效率都大幅度提高。

单管共射放大电路是模电的重点也是难点。在传统的画图和板书的教学方法下，这个知识点常因为其抽象性而使学生在学习时感到非常吃力，所以在这里就以这个知识点为代表，在Multisim仿真环境下通过对这个电路的分析来说明该软件对模电教学的重要辅助作用。

3.1静态工作点分析

从仪器库中调出3个测量笔，分别放置在电路中三极管的三个电极e,b,c处，启动仿真开关，进行动态测量，如图2所示，由三个测量笔测量得到静态工作点数据：

3.2参数扫描

参数扫描分析是将电路参数设置在一定范围内变化，以分析参数变化时对电路性能的影响。相当于对电路进行多次不同参数的仿真分析，可快速检验电路性能。参数扫描分析可分为3种：直流工作点分析、瞬态分析和交流频率分析。这里选用瞬态分析来分析当电路中的偏置电阻RW和信号输入源对大小改变时，对电路输出的影响，如图3，图4所示。

第4篇：模拟电路分析与设计范文

近年来电子技术发展迅速，基于数字和模拟混合信号的电路应用广泛。尤其是片上系统混合电路的发展，对模拟和混合电路的测试分析及故障诊断提出了新的要求。本文就模拟和混合信号电路的测试及故障诊断的应用现状及存在问题进行了深入的探讨：首先介绍了其研究现状，而后详述了基于小波变换的混合信号电路电流测试方法、探讨了SoC中混合信号测试测试与诊断方法、基于模糊神经网络的模拟电路故障分析诊断等方法。

【关键词】混合信号电路测试 故障诊断 模拟电路

模拟电子电路故障诊断自二十世纪七十年代以来，取得了卓越的成效，形成了系统的理论，成为网络理论的一大分支。此外，模拟电子电路和数字/模拟混合信号电路的广泛应用对模拟和混合系统诊断和测试提出更高的要求。

目前，集成电路将模拟、数字和混合信号电路集中于同一沉底的IC上，从而促进了系统芯片（SoC）的产生。这种设计方法与以前的每个芯片不同的功能不同，只需一片芯片就可以实现多项功能。目前，模拟电路的测试成本占电路制造成本的30%以上，模拟测试已成为系统成本的主要部分。

模拟电路测试与数字电路测试相比具有复杂性。首先，模拟电路规模没有界限，电路输出激励与输入响应、元件的参数都具有连续性，很难做出量化。从而从理论上讲，一个模拟软件有无穷故障，不可能明确所有故障。其次，模拟电路中的元件参数具有容差，即轻微的故障，容易导致故障的模糊性，无法确定故障的实际位置。第三，模拟电路不存在广泛可接受的故障模型。第四，模拟电路的测试总线比较难以实现，测试时，重新配置模拟电路容易改变模拟电路转移功能。

1 模拟和混合信号电路测试与故障诊断的研究背景

近年来，模拟和混合信号电路诊断及测试方法受到科研工作者的广泛关注。1962 年，R.S.Berkowits 就模拟电路故障诊断方面的研究工作展开报导，虽然该报导关于模拟和混合电路中还有很多不成熟的观点，但是其奠定了模拟电路故障诊断及检测发展的理论基础。1979 年，Navid和 Willson通过实验及理论证实了线性电阻电路元件值可解的充分条件，促进了模拟电路故障与诊断的发展。随后，各种新的理论和方法不断涌现。目前，国内外模拟和混合信号的故障诊断方法有传统模拟电路故障诊断方法：故障字典法、故障验证法、元件参数辨识法等；现代模拟电路故障诊断方法：基于智能计算的诊断方法。

故障字典法是收集故障中的故障响应，将故障响应经处理后转化为对应的故障特征，再经过编撰成为与其相对应的故障字典。利用故障字典进行电路诊断时，根据响应的特征，在故障字典中查的与此相对应的故障。当发生故障时，在故障字典中查得与此故障特征相对应的特征，执行合理的诊断方法。但是当模拟电路中的故障参数是一个连续的模拟量，测量响应不可避免地引入误差。故障验证法首先预测电路中的故障所在，而后验证猜测的正确性。元件参数辨识是根据网络结构估计或求解每个元件参数，超出容差确定范围的元件认定为故障元件。

此外，智能计算诊断方法也取得了长足进步。二十世纪七十年代，模糊技术已经应用于模拟电子系统故障诊断；九十年代，神经网络在模拟电路故障检测与诊断方法上广泛应用。人们依次提出了RBF网络应用于模拟电路元件级和子系统级的软故障测试分析及诊断，以 RBF 和 BP网络为基础实现具有容差的模拟电路故障诊断，通过 BP 网络实现 CMOS 运算放大器的故障诊断等。

2 模拟和混合信号电路测试与诊断方法

2.1 基于小波变换的混合信号电路电流测试方法

目前，模拟电路广泛应用于通信、消费电子领域，其所占地位日益增重，致使 SoC对混合信号功能的需求不断上升，人们对混合信号电路的测要求日益严格。电流测试时一种已在数字电路测试中已证实的有效方法，通过电流测试检测到的电流信号检测模拟电路中的故障。由于小波变换在频域和时域所展现的优越性，具有的高分辨率，适用于检测正常信号中夹带瞬态反常现象，同时能够展示其成分。

迄今为止，集成电路的稳态电流测试方法在工业界已成为一种被广泛认可并应用的技术，为 IC 测试做出了重要贡献。此外，小波变换的混合信号具有高的分辨率，对点刘波采样后经傅氏变换后与正常电路参数数据对比，发现故障，进行检测。瞬态电流测试是稳态电流测试一种补充，用小波变换分析瞬态电流，分析动态电流的小波系数，采集数据，发现缺陷。在电流测试中，选用合适的分析方法对电流信号分析非常重要。

2.2 SoC中混合信号测试测试与诊断方法

随着电子信息技术的发展，半导体产业逐渐实现亚微米级的加工制造，单一集成电路芯片上就具有很大容量，建立一个复杂的电子系统。随着集成电路（IC）向集成系统（IS）转变，系统级芯片（SoC）慢慢诞生。SOC系统包含诸多子模块，例如：模拟、储存器子系统、数字逻辑等。这些具有不同测试要求的模块之间相互连接，能够满足SoC中混合信号电路的要求。如何对混合信号电路进行测试已成为模拟电路进步的关键技术，嵌入式的混合信号可通过内自建测试、边界扫描设计以及混合信号等方法诊断。目前，内嵌自测试、边界扫描设计和混合信号测试等混合信号测试的方法在理论上已得到论证，逐渐应用于实际应用中。

2.3 基于模糊神经网络的模拟电路故障诊断

神经网络在故障检测时通过输入层收集故障信息，在中间层得出针对性解决方法处理故障，在输出层经复杂的权值调整得到故障处理的方法。模糊神经网络的模拟电路故障测试与诊断方法融合了遗传算法，具有自学习、自组织性等特点，对外界的信息识别能力强，模拟人的思维模式，解决电路中出现的故障。随着模糊神经网络的不断发展与应用，其在模拟电路故障检测中的优势越来越明显。

参考文献

[1]魏淑华，侯明金.SoC中混合信号测试与可测性设计研究[J].计算机研究与发展，2010.

[2]孙永奎，陈光福，李辉.基于可测性分析和支持向量机的模拟电路故障诊断[J].仪器仪表学报，2008.

[3]朱彦卿.模拟和混合信号电路测试及故障诊断方法研究[J].优秀博士生论文，2008.

[4]孙秀斌.混合信号电路故障诊断的内建自测试（BIST）方法研究[J].优秀博士生论文，2004.

[5]邢秀琴，姚竹亭.基于人工神经网络的数字电路板故障诊断[J].机械管理开发，2006.

[6]吴进华，沈剑，段育红.数模混合电路故障诊断的方法研究[J]海军航空工程学院学报，2008.

[7]李春明，王勇.基于小波神经网络的模拟电路故障诊断[J].微计算机信息，2007.

第5篇：模拟电路分析与设计范文

关键词：FPGA；信号存储；Flash；RS 422

中图分类号：TN431.2；TP39 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2017）05-00-03

0 引 言

在航天测控系统中，遥测参数的测试对于验证飞行器的设计参数、判断试验中的故障等具有重要意义[1]。本文研制的采集存储系统作为遥测系统的组成部分，用于实时存储飞行器在飞行中的动态参数。存储系统以FPGA作为控制核心，以Flash作为数据的存储介质，以接收到起飞信号作为启动模拟量数据采集的起点，实现1路5 Mb/s的PCM码流和3路模拟量的接收。试验完成后，将存储数据回读，对其进行分析和回放，以验证接收的数据是否正确、完整。

1 存储系统组成

存储系统组成框图如图1所示。主控单元FPGA上电进行初始化后，等待并解析RS 422接收器接收的命令，当接收到启动记录命令时，开始接收PCM码流，直到存储系统被断电。当判断接收的起飞信号有效时，采集并存储3.2 s模拟量。其中，3路模拟量之间要求互相隔离，模拟量与PCM码流也互相隔离。记录完成后，通过RS 422发送器将接收的数据传至地面设备进行事后分析。

2 系统各模块设计

2.1 RS 422接口电路

存储系统的RS 422接口电路包括PCM码流接收电路、与地面设备通信时命令接收和数据发送电路。RS 422接口在传输数据时使用双绞线传输。

RS 422命令接收模块和数据发送模块采用异步串行方式，包括1位起始位、8位数据位、1位校验位和1位停止位。存储系统在接收命令时，先判断起始位，当起始位有效时开始接收8位数据，接收完8位数据后进行校验，校验为有效数据时才对其解析，执行相应命令。

根据要求，存储系统需要接收1路5 Mb/s的PCM数字量。按照发送端接口要求，硬件采用DS26C32作为RS 422接口芯片。PCM码流接口时序如图2所示。接收数据时以码同步信号作为同步信号。为保证数据传输的可靠性，发送端在码同步上升沿发送数据，存储系统在码同步下降沿接收数据，每个码同步时钟接收1位数据，每个字节按照先高位后低位的顺序依次接收。FPGA对PCM码流解码时，先将串行接收的数据转为并行数据，并对接收的并行数据进行实时判断，当判断到连续两个字节为主帧帧标志EB90或副帧标志146F后，开始接收后面完整的字节。

2.2 起飞信号接收

存储系统采用高速数字光耦HCPL-5531接收起飞信号。起飞信号的正确接收能够确保模拟量正常启动采集。为防止起飞信号误触发，FPGA在接收起飞信号时，会进行4 ms的宽度判别[2]，当起飞信号变成高电平后开始计时，计时4 ms，只有起飞信号保持高电平不变，才会认为起飞信号有效。

2.3 模拟量采集

存储系统需要采集的模拟量信号最高频率为6 kHz，在设计时，将各通道模拟量采样率设置为40 kHz，以保证采样后的数字信号可以完整保留原始信号中的信息。0～5 V的输入模拟量信号通过隔离电路后进入由OPA4340搭建的电压跟随电路，以避免后续电路对信号处理时由于信号的输出阻抗过高引起损耗[3]。经调理后的模拟量由FPGA控制ADS8365采集，ADS8365是TI公司生产的高速、低功耗、6通道同步采样的高性能A/D转换器，其最高采样率为250 kHz[4]。ADS8365采集路如图3所示。

由于只需要采集3路模拟量，FPGA控制ADS8365进行时，分别给、和一个低脉冲，ADS8365启动转换，转换完成后，设置信号为低电平，在信号的上升沿从并行接口以循环模式将数据读回。对于采集的模拟量，采用编码方式将循环一次采集的3路模拟量作为一个数据块，后面加上2字节帧计数和2字节帧标志（DAAD）进行存储。模拟量帧格式如图4所示。在后期分离和分析数据时，可以很方便地根据帧结构提取出各通道模拟量数据。

2.4 隔离电路设计

根据任务要求，为避免信号之间的相互干扰，需要将数字量和模拟量互相隔离，将各模拟量之间彼此隔离。存储系统在设计时，采用信号全隔离的思想进行电源隔离和信号隔离。设计模拟量电路和数字量电路时，电源不供地，分别对模拟量和数字量设计供电电源，以避免数模共地带来的干扰影响到传输质量。而对于3路模拟量之间的隔离，选用ISO122P隔离放大器作为模拟信号隔离芯片，模拟量隔离电路如图5所示。为保证模拟量的彻底隔离，对输入信号供电与输出信号供电、输入信号地与输出信号地也进行隔离，以保证各信号之间互不影响，同时避免某路信号发生传输故障时，对硬件其他电路造成不良影响。

2.5 Flash存储模块

存储系统存储1路5 Mb/s的PCM码流，若其速率为5/8MB/s=0.625 MB/s，记录时间为3 900 s，由此计算出PCM码流存储需要的容量为2 437.5 MB。采集3路模拟量，每路采样率为40 kHz，每次采样存储字节数为10B，存储时间为3.2 s，由此，模拟量存储所需容量为40kHz×10B×3.2s=1.25MB。固存系统所需总容量为2 437.5 MB+1.25 MB=2 438.75 MB。选用三星公司容量为4 GB的NAND型Flash K9WBG08U1M作为存储介质。从以上计算可以看出，系统数据存储总速率比较慢，Flash采用普通写入方式即可满足存储系统写入速率要求。

3 系统逻辑设计与功能实现

存储系统选用Xilinx公司Spartan-2系列的XC2S200 FPGA作为控制单元，用以实现系统的功能。采用模块化设计原则，不仅可以降低逻辑设计难度，还可以方便整体功能的调试。FPGA设计系统框图如图6所示。

存储系统的工作模式分为擦除模式、记录模式和回读模式。系统上电完成系统复位后，FPGA控制接收异步串行命令。当判断到异步串行数据起始位为低电平时，接收后面8位数据，接收完成后对照校验位判断数据是否有效，若数据有效，则对数据进行实时解析。

当解析当前指令为擦除指令时，对Flash进行擦除操作。擦除操作按块进行[5]，在Flash的数据端口先写入擦除标志60 h，再写入块地址，最后写入擦除命令D0h，即可擦除该块。擦除成功后，块地址递增并循环上述操作，即可完成对整个Flash的擦除。若擦除失败，则向块中写入无效块标志。所有块擦除后，返回进行指令判断。

当解析当前指令为记录指令时，存储系统接收数据并且由FPGA控制Flash进行写操作。FPGA在时钟作用下判断码同步下降沿，在每个下降沿接收1位数据，连续接收16位数据组成2个完整的字节，实时判断这2个字节，当这两个字节为主帧标志EB90或副帧标志146F时，才将后面接收的数据存储。同时，实时判断起飞信号，当起飞信号有效时，_始采集模拟量。将外部参考时钟分频得到3 M时钟作为ADS8365的参考时钟，FPGA控制将、和拉低以启动转换，约5.5 μs后，转换完成，FPGA控制和信号将3路数据读取并进行编码。接收的数字量和模拟量采用混合编帧方式写入Flash。对Flash进行写操作时，先判断当前块是否为有效块，若当前块为无效块，则跳过该块，若当前块为有效块，则按页写入4 K数据后进行页编程，循环写并编程的过程直到写完64页才算完成了一块数据的写入，循环上述过程，直至存储系统被断电。

当解析当前指令为回读指令时，FPGA控制Flash进行读数操作。读取数据时先判断当前块是否为有效块，若为无效块则跳过该块，若为有效块，则按页将数据读出，采用异步串行的方法按照1位起始位、8位数据位、1位校验位和1位停止位的顺序，将读出的数据按字节发送至地面设备进行处理。

4 存储系统测试结果

在完成存储系统的硬件功能和软件功能调试后，对其进行综合性测试。由外部信号源发送PCM码流、直流量和起飞信号，存储系统接收信号并存储。完成测试后利用分析软件对原始数据进行解包，拆分出模拟量数据和数字量数据。

图7所示为拆分后的模拟量数据。前6列中，每两列代表1路数据，按照第1路到第3路的顺序。第7、8列为帧计数，从图中可以看出，帧计数连续递增，最后两列DAAD是帧标志。可以看出，采集结果与设计值完全一致。图8所示为模拟量第1路数据绘图，其中信号源第1路模拟量发送的是1 V直流量，图7的x轴表示采集的时间，y轴表示采集的电压，可见采集的时间符合设计值，采集的电压值与实际发送电压值相同。

图9所示为PCM码流接收片段。最后两列为数据中的主帧标志EB90，将数据与信号源发送的PCM码流对比可知，存储系统接收的PCM数字量帧结构正确，通过分析软件分析，接收PCM数字量过程中没有出现丢数或误码的情况。

5 结 语

根据全信号隔离数据采集的思想要求，设计了基于FPGA的数据存储系统，可以接收1路PCM数字量和3路模拟量，数字量与模拟量之间互相隔离，3路模拟量之间也互相隔离。该存储系统已成功应用于某飞行试验，通过各项试验验证，存储系统性能稳定可靠，各项指标满足任务要求。

参考文献

[1]郑永秋.某飞行器遥测数据记录器的优化设计[D].太原：中北大学，2012.

[2]丁海飞.基于双平面技术的固态存储器的设计与实现[D].太原：中北大学，2012.

[3]塞尔吉欧.弗朗哥.基于运算放大器和模拟集成电路的电路设计[M].西安：西安交通大学出版社，2009.

[4] The Datasheet of ADS8365[Z].

[5] The Datasheet of K9WBG08U1M[Z].

[6]朱海平，任坤.基于FPGA的双极化信号的采集板设计[J].物联网技术，2016，6（11）：51-53.

第6篇：模拟电路分析与设计范文

关键词：Multisim；仿真；模拟电子技术

中图分类号：TP391.1 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 17-0000-01

Use Multisim to Improve Classroom Teaching of Analog Electronics Technology

Song Xiaohong

(Changsha Social Work College,Changsha,Changsha410004,China)

Abstract:This paper analyzes the analog electronics technology courses in the traditional teaching process,teaching and learning of students relative to teachers in school,there is a certain difficulty in many ways to introduce the Multisim simulation software systems and in the actual circuit analysis and design applications to achieve the electronic design automation,analog electronics technology courses to improve classroom teaching.

Keywords:Multisim;Simulation;Analog Electronics

对于计算机类、电子类专业的学生而言，模拟电子技术课程是所有专业课程的基础，但同时，也是一门抽象、难学的课程，是专业课程学习的拦路虎。对于教师来说，模电课程的教学也是非常头疼的，众多电路的分析、电路参数的设置等，在传统教学中，无法直观的进行讲解。利用Multisim电路仿真软件，可能帮助教师更好的进行教学，也能提供给学生一个功能强大的虚拟实验室，帮助学生深入理解相关知识。

一、Multisim软件简介

Multisim软件是一个直观的原理图捕获和交互式仿真平台，提供了一个庞大的元件数据库，可以实现原理图捕获、电路分析、电路仿真、仿真仪器测试、射频分析、单片机等高级应用，是功能强大的虚拟实验室。

Multisim软件的主要特点：

（一）直观的工作界面。Multisim10的工作界面包括：菜单栏、标准工具栏、设计工具箱、元器件库工具栏、视图工具栏、仿真按钮、虚拟仪器工具栏、仿真电路工作区、状态栏。在进行电路创建时，可直接在元件库中选择或搜索需要的元件，并进行连线，添加虚拟仪器进行测量以及电路的分析，整个操作直观、方便。

（二）庞大的元件库与仪表库。Multisim为用户提供了丰富的元器件，并以开放的形式管理元器件，元件库中把元件分门别类地分成13个类别，每个类别中又有许多种具体的元器件，使得用户能够自己添加所需要的元器件。

（三）完备的分析手段。Multisimt提供了许多分析功能，如直流工作点分析、交流分析、瞬态分析、噪声分析等，它们利用仿真产生的数据执行分析，分析范围很广，从基本的到极端的到不常见的都有，并可以将一个分析作为另一个分析的一部分的自动执行。

（四）强大的仿真能力。以SPICE3F5和Xspice的内核作为仿真的引擎，通过Electronic workbench带有的增强设计功能将数字和混合模式的仿真性能进行优化。包括SPICE仿真、RF仿真、MCU仿真、VHDL仿真、电路向导等功能。除此之外，承接于Multisim的Ultiboard，还可以用于设计印刷电路板、执行某些基本的机械CAD操作，并为产品制造做准备。因此，multisim是一款优秀的电子电路设计与仿真软件。

二、Multisim在三极管放大电路中的仿真分析

下面以三级管放大电路教学为例，介绍将Multisim虚拟仿真软件引入教学后的优势。

晶体管共射极放大电路是模拟电路中最常用，也是最重要的一个电路，它能够将高频小信号通过电路进行放大，电路中参数设置不同，输入信号会有正常放大、截止失真、饱和失真等不同的情况。

图1：晶体管共射放大电路仿真

通过图1可以看到，在仿真软件中，输入电路图之后，可以添加示波器观察输入输出波形。通过示波器，可以看到，位于显示屏上半部的输入信号，大小为20mV，输出信号大小约为1.6V，信号被放大约80倍，是正常的放大。

当我们调节电阻偏置电阻R2的阻值，将其由15kΩ降低到1215kΩ后，可以通过示波器直观的看到输出信号的失真，如图2所示：

图2：晶体管共射放大电路的饱和失真

这种失真是由于电阻阻值的变化引起的，当R2阻值降低，三极管基极输入端电压会升高（电阻分压原理），导致静态工作点升高，此时，三极管输入信号进入到了三极管的饱和区，使得输出信号出现饱和失真。学生直观的观察到了输出的变化，再去了解放大失真的原因，会更加的理解。同时，也会使学生对于饱和失真、截止失真的调节方法、输入变化印象深刻。

通过实例可以看到，结合Multisim的电子技术教学，使学生对于模拟电路的分析更直观、更深入，可以很快的选择元件参数，进行调试，学习效果更好。

三、总结

利用Multisim进行电路的仿真与教学，学生可以接触最顶级的测量仪器，最庞大的元件库、最直观的电路特性，给学生提供了更广阔的学习天地。将Multisim与模电课程教学结合，形象生动、重、难点突出，促进教学互动，大大提高了教学效率和学生的学习积极性。

参考文献：

[1]连立芳.Multisim10.0软件在电子线路课程设计中的应用[J].莆田学院学报,2008,10:68-70

第7篇：模拟电路分析与设计范文

【关键词】网络；虚拟实验室；数字仿真

一、EDA技术的应用

电子设计自动化EDA（Electronic Design Automation）技术是电子设计技术的核心。EDA主要能辅助进行三方面的设计工作，即IC设计、电子电路设计和PCB设计。目前，EDA技术使用普及、应用广泛、工具多样、软件功能强大。广大电子工程人员掌握这一先进技术，这不仅是提高设计效率的需要，更是我国电子工业在世界市场上生存、竞争与发展的需要。

二、电子虚拟实验室设计软件选择

现在的高校电子实验室普遍存在“软件少，硬件多”的问题，所有实验还是以基础训练型为主，比如：电路测试与电工基础实验，模拟电子技术实验，数字电路实验，单片机与接口技术实验等，大部分都是简单容易实现的。综合型和设计型实验很少，比如单片机开发实验等。学生在已安装好实验电路的实验台上来完成操作，从而完成验证定律、定理和结论，缺乏主体意识，没有带着问题去学、去做实验，不利于学生创新能力的培养。为了解决这方面的问题，我们以电子基础课为突破口，引入计算机虚拟仿真技术，创建电子虚拟仿真实验教学平台，不但可以完成各种基本实验，更可以进行设计性、综合性实验。通过虚拟仿真实验，可以观察和分析电路的结构、功能及工作原理，加强对实验原理、规则和实物实验操作要领的认识，使学生感悟和应用最先进的技术，并能引导他们积极主动地去探索新知识。学生可以自行设计电路进行仿真，并能通过观察分析模拟实验结果，及时地验证设计是否正确、合理。目前，众多院校在电路实践教学改革中引入了EDA技术，并建立了EDA实验室。配备了EWB、Pspice、Multisim、Protel、Max PluslI、System View等电路级仿真的主流软件及配套硬件。本文采用一款能仿真单片机的EDA软件-Proteus，在电子虚拟实验室的设计领域得到广泛推广和应用。

三、Proteus软件应用

Proteus软件是由英国Labcenter Electronics公司开发的

EDA工具软件。该软件集成了高级原理布图、混合模式SPICE电路仿真、PCB设计以及自动布线来实现一个完整的电子设计系统。它是一种混合电路仿真工具，包括模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其电路组成的仿真等。Proteus6.7是目前最好的模拟单片机器件的工具，可以仿真51系列、AVR，PIC等常用的MCU及其电路。Proteus与其它单片机仿真软件不同的是，它不仅能仿真单片机CPU的工作情况，也能仿真单片机电路或没有单片机参与的其它电路的工作情况。因此在仿真和程序调试时，关心的不再是某些语句执行时单片机寄存器和存储器内容的改变，而是从工程的角度直接看程序运行和电路工作的过程和结果。对于这样的仿真实验，从某种意义上讲，是弥补了实验和工程应用间脱节的矛盾和现象。（1）proteus的工作过程。运行proteus的ISIS程序后，进入该仿真软件的主界面。在工作前，要设置view菜单下的捕捉对齐和sys

tem下的颜色、图形界面大小等项目。通过工具栏中的p（从库中选择元件命令）命令，在pickdevices窗口中选择电路所需的元件，放置元件并调整其相对位置，元件参数设置，元器件间连线，编写程序；在source菜单的Defineco degeneration tools菜单命令下，选择程序编译的工具、路径、扩展名等项目；在source菜单的Add/remove source files命令下，加入单片机硬件电路的对应程序；通过debug菜单的相应命令仿真程序和电路的运行情况。（2）Proteus软件所提供的元件资源。Proteus软件所提供了30多个元件库，数千种元件。元件涉及到数字和模拟、交流和直流等。（3）Proteus软件所提供的仪表资源。对于一个仿真软件或实验室，测试的仪器仪表的数量、类型和质量，是衡量实验室是否合格的一个关键因素。在Proteus软件包中，不存在同类仪表使用数量的问题。Proteus还提供了一个图形显示功能，可以将线路上变化的信号，以图形的方式实时地显示出来，其作用与示波器相似但功能更多。

四、电路设计流程

电路级设计工作流程如图所示，设计者首先确定设计方案，同时选择合适的元器件，然后设计电路原理图。接着进行第一次仿真，包括数字电路的逻辑模拟、故障分析、模拟电路的交直流分析、瞬态分析。系统在进行仿真时，必须要有元件模型库的支持，计算机上模拟的输入输出波形代替了实际电路调试中的信号源和示波器。这一次仿真主要是检验设计方案在功能方面的正确性。

参 考 文 献

第8篇：模拟电路分析与设计范文

【关键词】新型电子控制；模拟过载；电流发生器；设计；应用

电能是我国社会生产生活中不可或缺的重要能源，近年来，我国社会经济规模得到迅猛的发展，社会生产生活中所应用的用电设备也在随之激增，在这种形势下电气火灾等安全隐患也越来越多。据相关调查统计得知，我国电气火灾发生的一个主要原因就是电气设备及线路运行过载造成的。新型电子控制模拟过载电流发生器是一种适用于消防现场检测中的设备，具有较强的功能性，它的出现克服了传统电气设备的不足且应用功能具有多重性，既可以将其应用到实验室中，还可以将其应用到消防现场检测中，是现今提高消防现场检测水平的重要技术设备。

一、新型电子控制模拟过载电流发生器基本概述

传统的模拟过载电流发生器在使用中存在诸多局限性，为了提高电气设备及线路电流经过的安全性与稳定性，应积极研发新型电子控制模拟过载电流发生器，在研发该设备之前因对市场上的相关产品进行调查，掌握目前市场上过载电流发生器存在的主要缺陷，这样一来新型电子控制模拟过载电流发生器研发人员就可以有针对性的进行研发操作，从而使新型电子控制模拟过载电流发生器的功能更加完善。在研发过程中要充分考虑新型电子控制模拟过载电流发生器的体积、质量及操作方式等因素，要确保所研发的新型电子控制模拟过载电流发生器符合实际应用。

二、新型电子控制模拟过载电流发生器的设计分析

新型电子控制模拟过载电流发生器设备能够产生超负荷的模拟电流，然而该电流并不影响其在线路中的应用，根据其在现场的实际应用，其温升符合我国相关要求及规范，并且适合长期在电力线路中应用。新型电子控制模拟过载电流发生器满足了当前电网线路运行要求，那么要保证新型电子控制模拟过载电流发生器的安全应用，应在其内部设置消防检测装置，这样相关工作人员就可以对该设备进行实时检测，确保其应用的安全性与稳定性。以下是笔者针对新型电子控制模拟过载电流发生器内部的消防检测装置设计的分析：

（一）消防检测装置控制部分设计

对于新型电子控制模拟过载电流发生器消防检测装置而言，其控制部分的设计好坏直接关系着该装置的整体性能，为了方便对其进行分析，笔者根据新型电子控制模拟过载电流发生器及消防检测装置整体结构对控制部分电路进行了设计，电力设计如图一所示：

该图中1是指电源，2指同步工作电源电路，3指脉冲触发电路，4指调压电路，5指电流发生器，6指变压器，7指电阻，8指桥式整流电路，9指电阻；10指可调电阻，11指电阻，12指电阻，13指电容，14指单节晶体管，15指脉冲变压器，16指二极管，17指二极管，18指可控硅，19指可控硅，20指电容，21指电阻。

新型电子控制模拟过载电流发生器消防检测装置在工作中主要以220kv交流电源作为设备工作运行的电源，消防检测装置控制设计中这21中子设备之间具有较强的关联性，一个设备出现问题，就有可能影响其他子设备的功能发挥，因此在设计过程中要全面了解各个子设备的实际应用及其在应用中的影响，从而对其应用安全进行合理化把控。消防检测装置中的不同子设备或者不同位置的同种设备所产生的作用是截然不同的，比如说电阻11、12主要在消防检测装置起到限流作用，而电阻7则起到一个过度作用，在电流输送过程中需要通过电阻7将电流输送到桥式整流电路8的输入端。由此可见这些设备环环相扣，具有强大的作用。那么要充分发挥新型电子控制模拟过载电流发生器消防检测装置控制电路的作用，那么就需要调动控制电路中各个子设备，使其形成一个可以根据实际需要调节电压的完整过程。

（二）消防检测装置升流器部分设计

目前市场上所销售的大电流发生器设备无法满足现场检测的多种需求，所以在新型电子控制模拟过载电流发生器消防检测装置升流器部分设计中，应全面结合现场检测的实际需要进行设计，同时在设计过程中应充分考虑升流器的实用性与投资多少，要在不损坏相关企业经济效益的前提下进行升流器设计。另外，在升流器设计中应尽量降低其容量及体积，体积或者容量过大，会造成携带或者使用不便等状况，不能将其本身所具有的功能性体现在现场检测工作中，因此对升流器设备体积及流量进行合理化控制十分重要，它直接关系着现场检测是否能够顺利进行以及检测结果的准确性。升流器属于单相特殊变压器，在设计中其二次侧输出电压应为1.5v，工作电源220v，匝数应为2。在现场检测中应用升流器设备，可以大大提高现场检测的准确性与时效性。

三、新型电子控制模拟过载电流发生器的应用方法

新型电子控制模拟过载电流发生器的整体性能满足了消防现场检测的要求，将其应用到消防现场检测中可以大大提高消防检测效率，对消防现场检测工作的有效开展具有重要意义。新型电子控制模拟过载电流发生器的应用方法较为简单，应用时首先先将该设备的电源开关设置成关闭状态，将设备中控制电流的旋钮按照顺时针的调节方式将其调到最大，然后将电源接通，同时还要将电子控制模拟过载电流发生器中的输出测试环穿过消防现场被检测的电子互感器上。其次将发生器开关设置成开启状态，对模拟电流发生器中的输出电流进行有效调节，在调节过程中随时观察该设备的报警状况，了解消防现场检测的实际情况。整个现场测试完毕后需要将该设备的电源输出旋钮调节到最小，最后将模拟电流发生器的电源关闭。目前我国所研发的新型电子控制模拟过载电流发生器已经在部分大型建筑设施消防检测中应用开来，其应用效果也是十分显著，可以说新型电子控制模拟过载电流发生器打破了传统电流发生器存在的局限，体现了我国技术的突破与创新。

四、总结

我国市场中消防电气产品过载检测装置种类较多，但是诸多电气设备都存在体积大、容量大等特点，这些特点制约了其在消防检测中的应用。而新型电子控制模拟过载电流发生器之所以能够在消防检测中充分应用，是因为新型电子控制模拟过载电流发生器具有容量小、体积小且性能良好等优势，方便消防检测人员将其应用到检测工作中。

参考文献：

第9篇：模拟电路分析与设计范文

关键词：模拟电子技术；应用型本科；模块化教材；自主学习

作者简介：李旭琼（1973-），女，广西南宁人，桂林电子科技大学信息与通信学院，副教授；段吉海（1964-），男，广西桂林人，桂林电子科技大学信息与通信学院，教授。（广西 桂林 541004）

基金项目：本文系中国电子教育学会“十二·五”高等教育科学研究课题（课题编号：ZDJ11202）、桂林电子科技大学微电子专业主干课程教学团队基金（项目编号：ZJT1021A）的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）02-0131-02

应用型本科人才所具有的重要特征之一就是具有较强的实践动手能力，能够创造性地运用专业知识和技能解决实际问题。与普通本科教育相比，应用型本科教育更突出实际应用能力与工程素质的培养。

模拟电子技术课程是电力与电子信息类应用型本科课程体系的主干专业基础课程，由于该课程的实践性很强，所以对培养学生的工程意识、实践能力和创新能力起着举足轻重的作用。目前可供选择的模拟电子技术教材有近千种，而真正适宜于应用型本科教学的教材却非常匮乏。大部分的教材秉承传统的结构形式，存在内容相对陈旧、偏重理论、应用不足等缺点，不能很好地满足应用型本科的教育要求。因此，研究和建设适应于应用型本科人才培养目标的模拟电子技术教材显得尤为重要。

一、课程模块化教学内容体系的构建

传统的模拟电子技术教学内容一般是按章节进行编排，考核方式大多是由期末考试来决定学生的成绩。由于该课程的内容很多，学生往往会因为大量的概念、器件和方法，半途生出厌学心理，学习效果不佳。如果把课程内容划分为若干相对独立的模块，并将理论与实践有机融合，分段学习分段考核，可以帮助学生“化整为零”、“逐个击破”，从而改善教学效果。

根据课程的特点及内在联系，除“课程导学”外，笔者将教学内容划分为以下五大模块：常用半导体器件、基本放大电路及其分析设计方法、放大电路的频率响应与负反馈技术、通用集成运放及其应用以及实用模拟电子系统。

“课程导学”部分的作用是让学生建立电子系统的概念，了解模拟电子技术课程的教学要求、课程特点、学习方法、现代电子电路的设计方法以及常用EDA仿真软件，对学生的课程学习起到良好的导向作用。

模块一：常用半导体器件。介绍模拟集成电路中常用的半导体二极管、稳压管、双极型晶体管、场效应管和晶闸管。对于应用型本科人才的培养，从应用的角度考虑，重点介绍器件的外特性、主要参数和电路模型，对于器件本身的内部物理机制不做过于深入的探讨。

模块二：基本放大电路及其分析设计方法。本模块涉及构成复杂模拟集成电路的各种基本电路，包括双极型晶体管组成的共射、共集、共基单管放大电路；场效应管组成的共源、共漏、共栅单管放大电路；恒流源电路、差分放大电路和互补推挽功率放大电路。重点介绍基本放大电路的构成原则、工作原理、主要性能指标及其工程估算方法，多级放大电路的识图以及指标估算方法，单管放大电路的设计方法和设计实例，后两者突出了实践与应用。

模块三：放大电路的频率响应与负反馈技术。本模块包括放大电路频率响应的基本概念和频率响应的基本分析方法，反馈的概念以及负反馈技术在放大电路中的应用，负反馈放大电路的分析和设计方法，负反馈放大电路的稳定性。

模块四：通用集成运放及其应用。以应用较广的典型通用集成运放为例，介绍其电路结构、参数和使用方法，阐述集成运放在信号运算、信号处理和波形转换等方面应用电路的分析与设计方法。

模块五：实用模拟电子系统。该模块作为知识的拓展部分，介绍常用的模拟电路综合应用系统及其设计，包括直流电源、锁相环、滤波器、A/D和D/A转换器等。

二、突出集成与应用调整教材内容

现代电子技术发展非常迅速，新工艺、新器件和设计软件不断推陈出新。与之密切相关的模拟电子技术教材需要调整和更新传统教材的内容，以保证教学内容的先进性和实用性。

1.扩充场效应管电路的内容和篇幅

目前，金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET）已经取代双极型晶体管（BJT）成为现代半导体集成电路的主流。为适应这一发展趋势，需要扩充场效应管电路的内容和篇幅，适当删减BJT电路的内容，增加由MOSFET组成的电流源电路、有源负载放大电路、集成运算放大电路、功率放大电路等，并在教学实施过程中侧重MOSFET电路的分析与设计。

2.增加集成器件的比重

与分立元件电路相比，集成器件优点十分突出，实际应用也主要是模拟集成器件，如集成运放、集成功放、集成三端稳压器、锁相环等。因此，可以在教材中增加常用模拟集成器件的芯片介绍、使用方法、参数测试和典型应用电路，并且在频率响应与负反馈技术模块中重点以集成运放为研究对象，分析其频率响应和负反馈技术的应用。

3.加强电路设计的内容

现行的模拟电子技术教材偏重电路的分析，较少涉及电路的设计，课后习题也基本上没有设计类的题目。相对电路的分析而言，电路的设计需要考虑更多工程因素（诸如可行性、可靠性、成本、功耗等）。与实际更加贴近有利于培养学生的实际应用能力、工程意识和创新意识，为此，笔者结合实用的家电产品、测控系统和通信系统，在教材增加一些测量放大器、音频放大器、视频放大器、滤波器、直流电源等电路的设计实例；在课后习题中增加适量的设计类题目，同时删去一些重复较多、应用性不强的分析类题目。

三、革新教材编写模式，设计自主学习型教材

长期以来，高校教材基本上是以教师为核心、以学科知识体系建构为意图进行规划编写。这种编写模式可以系统性地呈现课程的知识体系，方便教师进行教学，但是却忽视了学生的主体地位，不利于学生自主获取知识和知识体系的构建。笔者处在学生的角度考虑问题，参考国外同类优秀教材，尝试在教材的编写模式和呈现方式上做以下改进：

第一，以学生为主体，强调“学习者取向”。从学生的角度考虑他们有什么需求、对什么感兴趣、学习中可能遇到哪些困难、怎样利用他们已有的知识经验来解决问题等等。以此为基础来组织编写教学内容，通过“提出问题——引发思索——分析问题——解决问题”的方式有效呈现教材内容，激发学生的兴趣，引导其积极思考，从而促进其知识的建构。

第二，把教师的指导以及教学方法适当融入教材内容中，充分体现教师的指导功能。教材增加“课程导学”部分（其中包括课程教学大纲），教材的每个模块都有教学要求和学习方法建议，设置适量的讨论题，在例题中增加解题思路、方法提示和归纳总结等，指导和帮助学生有效地理解和吸收教材内容。

第三，增加教材的可读性，突出可自学性。为方便学生自主学习，教材结构应该清晰明了，语言表述通俗易懂，同时使用大量的实例、图表，增加必要的背景资料，结合生活实际精选练习题和思考题。

第四，采用模块测试，协助学生进行阶段性自我评估。在教材的每个模块后面增加“模块自测题”，借助测验激励学生的学习动机、诊断出存在的问题、鉴定学习的效果，让学生充分了解自己对教材掌握的程度。

四、优化教学方法和评价制度，发挥教材的最大效能

在组织课程教学所涉及的诸多要素中教材处于重要地位。根据应用本科人才培养目标的要求，模拟电子技术课程适宜采用分段式模块化教学方法，与之相适应，教材划分为五大模块进行分段教学，同时注意将理论知识与实践有机地融合，采用任务驱动方式实施教学。此外，还要建立相应的分段考核制度，改变过去那种靠期末闭卷考试“一锤定音”来确定学生成绩的方法，注重过程性评价。只有这样，才能充分发挥模块化教材的最大效能，切实提高教学的质量。

五、结语

本文立足于应用型本科的人才培养目标，针对现行模拟电子技术教材存在的不足，从教学内容体系、教材内容选择以及教材编写模式等方面进行了大胆的探索和改革。笔者主张教材建设应该紧跟电子技术的发展趋势，突出先进性、实用性和工程性，采用模块化编写模式，创建高质量的“模块化自主学习型”模拟电子技术教材，同时辅之以分段式模块化教学方法和分段考核方式，以期更好地满足应用型本科教育的要求。

参考文献：

[1]黄光扬.自主学习型教材——高校教材革新一种国际趋势[N].中国教育报，2012-09-27.

[2]刘微，苗壮.应用型本科院校《模拟电子技术》教学改革探索[J].赤峰学院学报（科学教育版），2011，（7）.

[3]张春艳，杨光.基于CDIO理念电工电子课程体系的研究[J].科技创新导报，2010，（1）.